安(ān)科瑞 陳聰

【摘要】：國家雙碳政(zhèng)策下，光伏發電(diàn)將在未來(lái)能(néng)源結構中承擔(dān)主力軍角色(sè)，同(tóng)時(shí)也(yě)將(jiāng)進入(rù)一個蓬勃(bó)發(fā)展的(dí)新時(shí)代。2021年(nián)，分(fēn)布(bù)式(shì)光伏電站(zhàn)新增容量超(chāo)過集中式電站(zhàn)，標(biāo)誌(zhì)著分布式(shì)光(guāng)伏電站(zhàn)進(jìn)入大規模快速(sù)增長階段(duàn)，但是，隨之而(ér)來的(dí)“安全(quán)問題(tí)”也越(yuè)來越多，已(yǐ)經到了(liǎo)迫(pò)切(qiē)需(xū)要解(jiě)決的地(dì)步。

“安全”是一切(qiē)產業的命脈(mài)，是一(yī)票(piào)否決(jué)的原(yuán)則性問題，光伏電站安(ān)全(quán)運(yùn)營(yíng)也是電(diàn)站(zhàn)取得商業(yè)回報的根(gēn)基所在。隨(suí)著“整縣推(tuī)進”項(xiàng)目(mù)不斷(duàn)落(là)地實施(shī)，大(dà)量政(zhèng)府機(jī)關，學(xué)校，醫院，居(jū)民(mín)屋(wū)頂(dǐng)以及(jí)加油(yóu)站(zhàn)，各(gè)種料棚和工商業彩鋼(gāng)瓦(wǎ)屋(wū)頂安裝光(guāng)伏(fú)電(diàn)站。一直以(yǐ)來(lái)，光伏(fú)電(diàn)站“防電(diàn)弧(hú)”和“防火(huǒ)災”發生是光(guāng)伏(fú)電站的難(nán)點，屋(wū)頂電站的(dí)痛點，政(zhèng)府關(guān)注的焦點(diǎn)，社(shè)會的(dí)焦點。

【關鍵詞】：光伏(fú)電(diàn)站；故(gù)障電(diàn)弧；電氣(qì)火災

1. 前(qián)言

近年(nián)來，光(guāng)伏電站(zhàn)火災(zāi)事(shì)故頻發(fā)，這(zhè)不僅損失電站財產(chǎn)，發電(diàn)收益，嚴重(zhòng)時還會造成建築物損壞和人身傷害(hài)，甚至蔓延(yán)到(dào)周邊(biān)環(huán)境(jìng)，導致一係列(liè)次(cì)生災害發生。

電弧產(chǎn)生(shēng)是(shì)光(guāng)伏(fú)電(diàn)站中常見的(dí)故(gù)障現象，由於(yú)接點脫落，器件老(lǎo)化，絕緣破裂，接(jiē)地(dì)不良(liáng)等(děng)情(qíng)況都會(huì)產生電(diàn)弧。

2. 電弧分析

l 串聯(lián)電(diàn)弧(hú)

串聯電(diàn)弧，又稱(chēng)為(wéi)拉弧。串聯(lián)電(diàn)弧(hú)通常由組(zǔ)件(jiàn)間(jiān)電纜(lǎn)插頭接觸不良，組(zǔ)串(chuàn)電纜與(yǔ)匯(huì)流(liú)箱或者逆(nì)變(biàn)器(qì)的(dí)連接(jiē)不(bù)牢(láo)靠(kào)等(děng)原(yuán)因(yīn)造成。

l 並聯電(diàn)弧(hú)

並聯電弧主要由綫(xiàn)路(lù)破(pò)損引(yǐn)起的(dí)正負極(jí)性導(dǎo)體短接，或者組串電纜(lǎn)之間短(duǎn)接(jiē)引起的。當組(zǔ)串電纜被機(jī)械擠壓或磨損(sǔn)時，在正(zhèng)負極之間，或者(zhě)不(bù)同組(zǔ)串之間就會(huì)產(chǎn)生電弧(hú)放電(diàn)，這就是並聯電弧故障。還有一(yī)種(zhǒng)情況(kuàng)也(yě)會導致並(bìng)聯(lián)電弧，當(dāng)係統(tǒng)出現(xiàn)串(chuàn)聯(lián)電弧(hú)沒有及時處(chǔ)理(lǐ)時(shí)，串(chuàn)聯電弧的(dí)熱(rè)量燒壞電(diàn)纜絕緣層，也會產生並(bìng)聯電弧(hú)。

當組件(jiàn)方(fāng)陣主要導體之間(jiān)發生並聯電弧(hú)將(jiāng)會造成重大(dà)火災事故。通過(guò)切斷(duàn)光伏係(xì)統(tǒng)直流母綫或相應組串可以熄滅(miè)串聯(lián)故(gù)障電弧，然而卻無(wú)法熄滅並聯(lián)故(gù)障電(diàn)弧(hú)，甚(shèn)至(zhì)可能(néng)導致(zhì)更大的(dí)電(diàn)流通(tōng)過電(diàn)弧通(tōng)路(lù)，使電(diàn)弧燃燒(shāo)更加劇烈(liè)。

目前，逆(nì)變器中集成的電弧保護功(gōng)能(néng)，不能檢測(cè)並聯(lián)電(diàn)弧和(hé)接地(dì)電(diàn)弧(hú)，但(dàn)並聯電弧(hú)的破(pò)壞力(lì)往往是(shì)串聯電(diàn)弧的(dí)10倍，安全(quán)隱患(huàn)更(gēng)大(dà)。

l 接地電弧(hú)

部(bù)件(jiàn)老化破損或機(jī)械(xiè)損傷(shāng)導致(zhì)對(duì)地放電，如(rú)果組(zǔ)件平鋪在彩(cǎi)鋼瓦(wǎ)屋(wū)頂(dǐng)上，將出現接(jiē)地電弧(hú)或漏電情(qíng)況(kuàng)。這種(zhǒng)故(gù)障不(bù)易(yì)排查發現，尤(yóu)其(qí)雨(yǔ)天(tiān)更(gēng)是常見(jiàn)，目(mù)前，解(jiě)決(jué)方法(fǎ)為逆(nì)變(biàn)器停(tíng)機，等接地處(chǔ)幹(gān)燥後再開(kāi)機運行(háng)，這種方法(fǎ)並不(bù)能合(hé)理(lǐ)排(pái)除隱(yǐn)患(huàn)，同時(shí)增加(jiā)人身觸電(diàn)的風險。

3. 電(diàn)弧(hú)相(xiāng)關標(biāo)準(zhǔn)及(jí)相關(guān)應(yīng)用

為(wéi)了減(jiǎn)少電(diàn)氣火(huǒ)災(zāi)的發(fā)生(shēng)，特別是(shì)對末(mò)端負載的故(gù)障(zhàng)電(diàn)弧進(jìn)行(háng)檢測，我國針對故障電(diàn)弧(hú)檢測(cè)出台了(liǎo)一(yī)些(xiē)列(liè)的標準和(hé)政策。

l 《故障電(diàn)弧(hú)探測器》GB14287.4-2014

由(yóu)上述(shù)國標要求可(kě)知：故障(zhàng)電弧主要針對(duì)的(dí)是(shì)末端(duān)負載(zǎi)，負(fù)載(zǎi)功(gōng)率在(zài)10KW以下(xià)。

l 《火災(zāi)自動報警(jǐng)係(xì)統設(shè)計(jì)規(guī)範(fàn)》GB50116-2013

9.1.6 電氣(qì)火(huǒ)災監控(kòng)係統的設(shè)置不應(yīng)影(yǐng)響供電係統的(dí)正常(cháng)工作，不(bù)宜自動切(qiē)斷供電(diàn)電源。

9.2.4 具有(yǒu)探(tàn)測綫路(lù)故(gù)障電(diàn)弧功(gōng)能(néng)的電(diàn)氣火災監(jiān)控(kòng)探(tàn)測(cè)器，其(qí)保(bǎo)護綫(xiàn)路長度不(bù)宜大(dà)於100m

12.4.6 電(diàn)氣(qì)綫路應設(shè)置(zhì)電氣火(huǒ)災(zāi)監控(kòng)探(tàn)測器，照明綫路上(shàng)應設置(zhì)具有探測故障(zhàng)電(diàn)弧功能

的電氣火(huǒ)災監控(kòng)探(tàn)測器(qì)。

12.4.6條文(wén)說明(míng) 高度大(dà)於(yú)12m的空(kōng)間(jiān)場所的隱患就是(shì)電氣火(huǒ)災(zāi)，因此(cǐ)設(shè)置(zhì)電氣火災(zāi)監控(kòng)係統。照(zhào)明(míng)綫路故障(zhàng)引起的火災占(zhān)電(diàn)氣(qì)火災的(dí)10％左(zuǒ)右，此(cǐ)類建築的頂(dǐng)部較高，發(fā)火災(zāi)在不(bù)容易(yì)被發(fā)現(xiàn)，也沒法在(zài)其上麵(miàn)設置其他探(tàn)測(cè)器，隻有設置具有(yǒu)探(tàn)測(cè)故障電(diàn)弧(hú)功能(néng)的電氣火災監控(kòng)探測(cè)器，才能保(bǎo)證(zhèng)對照明綫路(lù)故(gù)障引起的(dí)火(huǒ)災(zāi)的合理探(tàn)測(cè)。

由(yóu)上(shàng)述(shù)國標(biāo)要(yào)求可知(zhī)：故(gù)障(zhàng)電弧(hú)主(zhǔ)要(yào)針對的是末(mò)端(duān)的(dí)照(zhào)明(míng)回路，且(qiě)檢測回(huí)路長(cháng)度(dù)不超(chāo)過(guò)100米。

3. AAFD故障電弧探測器(qì)可(kě)對光伏電(diàn)站末端故障(zhàng)電(diàn)弧(hú)進(jìn)行合理(lǐ)監測

為了(liǎo)解(jiě)決(jué)光伏電(diàn)站的故(gù)障電(diàn)弧問題，安(ān)科(kē)瑞研發(fā)的AAFD係列(liè)的(dí)故(gù)障(zhàng)電(diàn)弧，可(kě)合理監控光(guāng)伏電站末端用電回路(lù)的故障電(diàn)弧(hú)。

AAFD係列(liè)故障(zhàng)電弧探測器對接入(rù)綫路(lù)中的故障電弧（包括(kuò)故(gù)障並(bìng)聯電弧，故障串聯電(diàn)弧）進行(háng)合理的(dí)檢(jiǎn)測(cè)，當檢測到綫(xiàn)路中(zhōng)存(cún)在引(yǐn)起火災(zāi)的(dí)故(gù)障電弧(hú)時，可(kě)以進行現(xiàn)場(cháng)的聲光報警(jǐng)，並將報(bào)警信息傳輸(shū)給上端監(jiān)控設備，以(yǐ)實現預警火災發生的目的。

AAFD係(xì)列故障(zhàng)電弧(hú)探測器(qì)適用於工業(yè)與民用(yòng)建(jiàn)築中10KW及(jí)其(qí)以(yǐ)下(xià)的電氣綫(xiàn)路，其(qí)保護綫(xiàn)路長(cháng)度不(bù)宜(yí)大(dà)於100米(mǐ)。產品(pǐn)遵(zūn)循國標GB 14287.4-2014，可適(shì)用於(yú)光(guāng)伏(fú)電站(zhàn)末(mò)端，養老院，學(xué)校(xiào)，商業(yè)建(jiàn)築(zhù)，賓館，工廠，庫(kù)房，圖(tú)書館，辦(bàn)公室，家庭(tíng)住宅，以及娛樂場所等(děng)。

安科瑞一(yī)站式保(bǎo)護(hù)方案

解決(jué)方案(àn)：設(shè)置(zhì)電氣(qì)火災(zāi)監控係統(tǒng)，並(bìng)在末端(duān)電(diàn)箱設(shè)置故(gù)障(zhàng)電弧探測(cè)器(qì)。

係統(tǒng)組(zǔ)網(wǎng)圖如(rú)下：

故障(zhàng)電(diàn)弧可以對(duì)接AcrelEMS企業微(wēi)電網能(néng)效管(guǎn)理(lǐ)平(píng)台，具備*的數據(jù)接(jiē)收，處理(lǐ)，存儲，訪(fǎng)問(wèn)能力(lì)，平台(tái)結合了(liǎo)電力監控(kòng)，電(diàn)能統(tǒng)計，電氣安全等功能，互(hù)聯互通，合理互動。

5，結束(shù)語

我(wǒ)國(guó)光(guāng)伏(fú)電站(zhàn)建設正在如火(huǒ)如(rú)荼(tú)地進行中，已經走進千家萬戶(hù)與老百姓(xìng)生產(chǎn)生(shēng)活緊密相連，如何保障(zhàng)光伏(fú)電站(zhàn)的(dí)“安(ān)全性”正在引(yǐn)起(qǐ)全行業的高(gāo)度(dù)重視(shì)。隨(suí)著(zhuó)央(yāng)國企電力(lì)集(jí)團布局(jú)光(guāng)伏產業(yè)，電(diàn)站(zhàn)運行(háng)中的安全(quán)問(wèn)題更是提高(gāo)到重中(zhōng)之重的(dí)位置。要想合(hé)理解(jiě)決這一問(wèn)題，需要(yào)整(zhěng)個(gè)行業(yè)群策群(qún)力提出創新性解(jiě)決方案，並且不斷(duàn)*相關標準(zhǔn)和法規(guī)，並(bìng)在後(hòu)續電站建(jiàn)設中落(là)實(shí)相關要求。

2022年4月26日(rì)，相(xiāng)關(guān)部(bù)門會議研(yán)究加(jiā)強基礎(chǔ)設施(shī)建(jiàn)設問(wèn)題，提出構建現代化(huà)基礎設(shè)施體係(xì)，實現(xiàn)經濟(jì)效(xiào)益，社(shè)會效益(yì)，安(ān)全(quán)和效益(yì)相(xiāng)統(tǒng)一，服務國家重大戰(zhàn)略，支(zhī)持經(jīng)濟社(shè)會(huì)發展。光伏電站作為重(zhòng)要的能源基礎設(shè)施，安全(quán)穩(wěn)定合理(lǐ)運行(háng)是經濟發(fā)展的(dí)重要保障。

參(cān)考(kǎo)文獻

[1].周中.電(diàn)力儀表(biǎo)在(zài)大型(xíng)公(gōng)共建築(zhù)電(diàn)能分(fēn)項計量中的應用(yòng)[J].現(xiàn)代(dài)建(jiàn)築電(diàn)氣2010.6

[2].安科瑞電氣股(gǔ)份有(yǒu)限公司(sī)產品選型手冊.2020.08

[3].GB50116-2014 建築(zhù)設(shè)計(jì)防火規範[S].

[4].GB14287.4-2014 故障電(diàn)弧探測器[S].